JP2003199117A - 撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方法 - Google Patents
撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
- H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
- H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
- H04N25/133—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements including elements passing panchromatic light, e.g. filters passing white light
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- Processing Of Color Television Signals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 輝度のダイナミックレンジの拡大と色再現性
の向上を実現する撮像装置及び固体撮像素子の信号処理
方法を提供すること。 【解決手段】 可視光領域での感度がブルーフィルタよ
りも小さいグレイフィルタが配置されたＧｒａｙ画素を
有する固体撮像素子と、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素のそれぞれの
飽和していない出力信号と、Ｇｒａｙ画素の出力信号と
の比に基づいて、Ｇｒａｙ画素の出力信号にゲインを与
えて、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ
（Ｇｒａｙ）信号をそれぞれ算出するキャリアバランス
手段１と、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、
Ｂ（Ｇｒａｙ）信号のそれぞれに基づいて、出力信号が
飽和後のＲ、Ｇ、Ｂ各画素のそれぞれの出力信号を算出
する補間手段４Ｒ、４Ｇ、４Ｂとを備えている。
の向上を実現する撮像装置及び固体撮像素子の信号処理
方法を提供すること。 【解決手段】 可視光領域での感度がブルーフィルタよ
りも小さいグレイフィルタが配置されたＧｒａｙ画素を
有する固体撮像素子と、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素のそれぞれの
飽和していない出力信号と、Ｇｒａｙ画素の出力信号と
の比に基づいて、Ｇｒａｙ画素の出力信号にゲインを与
えて、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ
（Ｇｒａｙ）信号をそれぞれ算出するキャリアバランス
手段１と、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、
Ｂ（Ｇｒａｙ）信号のそれぞれに基づいて、出力信号が
飽和後のＲ、Ｇ、Ｂ各画素のそれぞれの出力信号を算出
する補間手段４Ｒ、４Ｇ、４Ｂとを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原色系のカラーフ
ィルタ配列を持つ単板式の固体撮像素子を備えた撮像装
置及びその固体撮像素子の信号処理方法に関する。更に
詳しくは、特定の位置のグリーンフィルタをグレイフィ
ルタに置き換え、そのグレイフィルタが配置された画素
からの出力信号を利用することで、ダイナミックレンジ
の拡大を図った撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方
法に関する。
ィルタ配列を持つ単板式の固体撮像素子を備えた撮像装
置及びその固体撮像素子の信号処理方法に関する。更に
詳しくは、特定の位置のグリーンフィルタをグレイフィ
ルタに置き換え、そのグレイフィルタが配置された画素
からの出力信号を利用することで、ダイナミックレンジ
の拡大を図った撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ＣＣＤ（ Charge Coupled Devi
ce）型固体撮像素子を用いたカラーカメラの撮像方式と
しては、ＣＣＤ１個でカラー情報が得られる単板式と、
ＣＣＤ３個で得られる３板式に大別できる。単板式には
さらに２方式がある。その１つとして、カラー情報が同
時に得られる同時式がある。これは、各画素（センサ
部）に対応してカラーフィルタ（オンチップカラーフィ
ルタ）が設けられている。
ce）型固体撮像素子を用いたカラーカメラの撮像方式と
しては、ＣＣＤ１個でカラー情報が得られる単板式と、
ＣＣＤ３個で得られる３板式に大別できる。単板式には
さらに２方式がある。その１つとして、カラー情報が同
時に得られる同時式がある。これは、各画素（センサ
部）に対応してカラーフィルタ（オンチップカラーフィ
ルタ）が設けられている。
【０００３】カラーフィルタのカラーコーディング（色
配列）には多数の種類がある。そのうち、Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の原色系のカラーフィルタを用いた配
列で、例えば米国特許第３９７１０６５号に開示されて
いるベイヤー配列と呼ばれる配列がある。
配列）には多数の種類がある。そのうち、Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の原色系のカラーフィルタを用いた配
列で、例えば米国特許第３９７１０６５号に開示されて
いるベイヤー配列と呼ばれる配列がある。
【０００４】このベイヤー配列を図７に示す。グリーン
（緑）フィルタＧを市松状に配置し、残りの部分にレッ
ド（赤）フィルタＲと、ブルー（青）フィルタＢをさら
に市松状に配列したものである。すなわち、縦２画素×
横２画素の４画素で見ると、グリーンフィルタＧが対角
位置の２箇所に配置され、残りの２箇所の一方にレッド
フィルタＲが、他方にブルーフィルタＢが配置されてい
る。全体として見るとグリーンフィルタＧが斜め方向に
連続して並ぶ配列となっている。
（緑）フィルタＧを市松状に配置し、残りの部分にレッ
ド（赤）フィルタＲと、ブルー（青）フィルタＢをさら
に市松状に配列したものである。すなわち、縦２画素×
横２画素の４画素で見ると、グリーンフィルタＧが対角
位置の２箇所に配置され、残りの２箇所の一方にレッド
フィルタＲが、他方にブルーフィルタＢが配置されてい
る。全体として見るとグリーンフィルタＧが斜め方向に
連続して並ぶ配列となっている。
【０００５】このベイヤー配列の特徴は、輝度信号の合
成に寄与する割合の大きいグリーンフィルタＧの配置さ
れたＧ画素が水平方向でみると各行ごとに存在し、また
垂直方向で見ても各列ごとに存在することで、水平及び
垂直の空間周波数特性が等方的で高い解像度が得られる
ことにある。しかし、以下のような問題点がある。
成に寄与する割合の大きいグリーンフィルタＧの配置さ
れたＧ画素が水平方向でみると各行ごとに存在し、また
垂直方向で見ても各列ごとに存在することで、水平及び
垂直の空間周波数特性が等方的で高い解像度が得られる
ことにある。しかし、以下のような問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図９は、グリーンフィ
ルタＧ、レッドフィルタＲ、ブルーフィルタＢそれぞれ
についての、可視光領域における光の透過特性を示す。
グリーンフィルタＧは大きな感度（感度は各特性曲線
Ｒ、Ｇ、Ｂの積分値で与えられる）を有するので、グリ
ーンフィルタＧが配置されたＧ画素の出力信号が最初に
飽和することになる。
ルタＧ、レッドフィルタＲ、ブルーフィルタＢそれぞれ
についての、可視光領域における光の透過特性を示す。
グリーンフィルタＧは大きな感度（感度は各特性曲線
Ｒ、Ｇ、Ｂの積分値で与えられる）を有するので、グリ
ーンフィルタＧが配置されたＧ画素の出力信号が最初に
飽和することになる。
【０００７】すなわち、図８に示すように、先ず、露光
時間Ｓｇの時点でＧ画素の出力信号が飽和し、次に感度
の大きいレッドフィルタＲが配置されたＲ画素の出力信
号がＳｒの時点で飽和し、最後に最も感度の小さいブル
ーフィルタＢが配置されたＢ画素の出力信号がＳｂの時
点で飽和する。なお、露光時間は（各画素への）入射光
量と比例関係にあるので入射光量と置き換えてもよい。
時間Ｓｇの時点でＧ画素の出力信号が飽和し、次に感度
の大きいレッドフィルタＲが配置されたＲ画素の出力信
号がＳｒの時点で飽和し、最後に最も感度の小さいブル
ーフィルタＢが配置されたＢ画素の出力信号がＳｂの時
点で飽和する。なお、露光時間は（各画素への）入射光
量と比例関係にあるので入射光量と置き換えてもよい。
【０００８】Ｇ画素の出力信号が飽和してしまうと、Ｇ
画素はそれ以上の光量を受けても飽和点より大きな信号
を出力することはできず、緑の色情報が欠落することに
なり、Ｒ画素やＢ画素の信号量が飽和していなくとも正
しい色再現が行えなくなる。すなわち、原色系ベイヤー
配列の場合、ダイナミックレンジがＧ画素の飽和特性で
決まってしまい、Ｓｇ以降の光量では、輝度信号に関し
ては光量依存性に対する直線性が低下し、色差信号に関
しては白色被写体に対して色付きが発生するなどの問題
が生じる。
画素はそれ以上の光量を受けても飽和点より大きな信号
を出力することはできず、緑の色情報が欠落することに
なり、Ｒ画素やＢ画素の信号量が飽和していなくとも正
しい色再現が行えなくなる。すなわち、原色系ベイヤー
配列の場合、ダイナミックレンジがＧ画素の飽和特性で
決まってしまい、Ｓｇ以降の光量では、輝度信号に関し
ては光量依存性に対する直線性が低下し、色差信号に関
しては白色被写体に対して色付きが発生するなどの問題
が生じる。
【０００９】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その
目的とするところは、輝度のダイナミックレンジの拡大
を実現する撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方法を
提供することにある。
目的とするところは、輝度のダイナミックレンジの拡大
を実現する撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方法を
提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、レ
ッドフィルタが配置されたＲ画素と、グリーンフィルタ
が配置されたＧ画素と、ブルーフィルタが配置されたＢ
画素と、可視光領域での感度がブルーフィルタよりも小
さいグレイフィルタが配置されたＧｒａｙ画素とが２次
元的に配列された固体撮像素子と、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素の
それぞれの飽和していない出力信号と、Ｇｒａｙ画素の
出力信号との比に基づいて、Ｇｒａｙ画素の出力信号に
ゲインを与えて、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）
信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号をそれぞれ算出するキャリア
バランス手段と、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）
信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号のそれぞれに基づいて、出力
信号が飽和後のＲ、Ｇ、Ｂ各画素のそれぞれの出力信号
を算出する補間手段と、を備えている。
ッドフィルタが配置されたＲ画素と、グリーンフィルタ
が配置されたＧ画素と、ブルーフィルタが配置されたＢ
画素と、可視光領域での感度がブルーフィルタよりも小
さいグレイフィルタが配置されたＧｒａｙ画素とが２次
元的に配列された固体撮像素子と、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素の
それぞれの飽和していない出力信号と、Ｇｒａｙ画素の
出力信号との比に基づいて、Ｇｒａｙ画素の出力信号に
ゲインを与えて、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）
信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号をそれぞれ算出するキャリア
バランス手段と、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）
信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号のそれぞれに基づいて、出力
信号が飽和後のＲ、Ｇ、Ｂ各画素のそれぞれの出力信号
を算出する補間手段と、を備えている。
【００１１】本発明の固体撮像素子の信号処理方法は、
レッドフィルタが配置されたＲ画素と、グリーンフィル
タが配置されたＧ画素と、ブルーフィルタが配置された
Ｂ画素と、可視光領域での感度がブルーフィルタよりも
小さいグレイフィルタが配置されたＧｒａｙ画素とが２
次元的に配列された固体撮像素子の信号処理方法であっ
て、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素のそれぞれの飽和していない出力
信号と、Ｇｒａｙ画素の出力信号との比に基づいて、Ｇ
ｒａｙ画素の出力信号にゲインを与えて、Ｒ（Ｇｒａ
ｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号を
それぞれ算出し、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）
信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号のそれぞれに基づいて、出力
信号が飽和後のＲ、Ｇ、Ｂ各画素のそれぞれの出力信号
を算出する。
レッドフィルタが配置されたＲ画素と、グリーンフィル
タが配置されたＧ画素と、ブルーフィルタが配置された
Ｂ画素と、可視光領域での感度がブルーフィルタよりも
小さいグレイフィルタが配置されたＧｒａｙ画素とが２
次元的に配列された固体撮像素子の信号処理方法であっ
て、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素のそれぞれの飽和していない出力
信号と、Ｇｒａｙ画素の出力信号との比に基づいて、Ｇ
ｒａｙ画素の出力信号にゲインを与えて、Ｒ（Ｇｒａ
ｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号を
それぞれ算出し、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）
信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号のそれぞれに基づいて、出力
信号が飽和後のＲ、Ｇ、Ｂ各画素のそれぞれの出力信号
を算出する。
【００１２】グレイフィルタは、赤、緑、青の各色の全
てに対して広い範囲で感度を有する。また、ＲＧＢ各画
素の出力信号が飽和していない領域では、ＲＧＢ各画素
の出力信号とＧｒａｙ画素の出力信号は、露光時間に対
して、共に原点を一致させて直線的に変化するので、Ｒ
ＧＢ各画素の出力信号とＧｒａｙ画素の出力信号との間
には一定の相関関係がある。更にグレイフィルタは他の
ＲＧＢのカラーフィルタに比べて高い飽和特性をもって
いる。
てに対して広い範囲で感度を有する。また、ＲＧＢ各画
素の出力信号が飽和していない領域では、ＲＧＢ各画素
の出力信号とＧｒａｙ画素の出力信号は、露光時間に対
して、共に原点を一致させて直線的に変化するので、Ｒ
ＧＢ各画素の出力信号とＧｒａｙ画素の出力信号との間
には一定の相関関係がある。更にグレイフィルタは他の
ＲＧＢのカラーフィルタに比べて高い飽和特性をもって
いる。
【００１３】従って、ＲＧＢのうちのあるカラーフィル
タが配置された画素の出力信号が飽和しても、まだ飽和
していないＧｒａｙ画素の出力信号から、その飽和した
画素の出力信号を算出できる。この算出は、飽和してい
ないときのＲＧＢ各画素の出力信号とＧｒａｙ画素の出
力信号との相関関係に基づいて行われる。
タが配置された画素の出力信号が飽和しても、まだ飽和
していないＧｒａｙ画素の出力信号から、その飽和した
画素の出力信号を算出できる。この算出は、飽和してい
ないときのＲＧＢ各画素の出力信号とＧｒａｙ画素の出
力信号との相関関係に基づいて行われる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１５】本実施の形態による固体撮像素子のカラー
フィルタの配列を図１に示す。本実施の形態では、図７
に示した従来の原色系ベイヤー配列において、２画素×
２画素の単位区画で見ると、対角して位置していた２つ
のグリーンフィルタＧのうちの一方をグレイフィルタＧ
ｒａｙに置き換えている。具体的には、レッドフィルタ
Ｒに水平方向で隣接するグリーンフィルタＧをグレイフ
ィルタＧｒａｙに置き換えた配列となっている。
フィルタの配列を図１に示す。本実施の形態では、図７
に示した従来の原色系ベイヤー配列において、２画素×
２画素の単位区画で見ると、対角して位置していた２つ
のグリーンフィルタＧのうちの一方をグレイフィルタＧ
ｒａｙに置き換えている。具体的には、レッドフィルタ
Ｒに水平方向で隣接するグリーンフィルタＧをグレイフ
ィルタＧｒａｙに置き換えた配列となっている。
【００１６】グレイフィルタＧｒａｙは、図９に示すよ
うに、可視光領域で比較的波長依存性の少ないほぼフラ
ットな透過特性を有している。そして、他のカラーフィ
ルタと同様に、グレイ（灰色）の染料や顔料の含有量を
変更することにより、透過率を調整でき、所望の感度に
設定することが可能である。本実施の形態では、可視光
領域における感度（積分値）が、ブルーフィルタＢより
小さいグレイフィルタＧｒａｙを用いている。
うに、可視光領域で比較的波長依存性の少ないほぼフラ
ットな透過特性を有している。そして、他のカラーフィ
ルタと同様に、グレイ（灰色）の染料や顔料の含有量を
変更することにより、透過率を調整でき、所望の感度に
設定することが可能である。本実施の形態では、可視光
領域における感度（積分値）が、ブルーフィルタＢより
小さいグレイフィルタＧｒａｙを用いている。
【００１７】以上のようなカラーフィルタ配列を有する
固体撮像素子（ＣＣＤ）の出力信号は、図２に示す信号
処理回路にて処理される。レッドフィルタＲが配置され
たＲ画素、グリーンフィルタＧが配置されたＧ画素、ブ
ルーフィルタＢが配置されたＢ画素、及びグレイフィル
タＧｒａｙが配置されたＧｒａｙ画素からの各出力信号
は、信号処理回路にて各種処理が行われ、各画素ごとに
輝度信号と色差信号が求められる。
固体撮像素子（ＣＣＤ）の出力信号は、図２に示す信号
処理回路にて処理される。レッドフィルタＲが配置され
たＲ画素、グリーンフィルタＧが配置されたＧ画素、ブ
ルーフィルタＢが配置されたＢ画素、及びグレイフィル
タＧｒａｙが配置されたＧｒａｙ画素からの各出力信号
は、信号処理回路にて各種処理が行われ、各画素ごとに
輝度信号と色差信号が求められる。
【００１８】以下、各処理ブロックごとに説明してい
く。
く。
【００１９】キャリアバランス手段１では、ＣＣＤから
の出力信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇｒａｙの各画素の出力信
号）を受け以下のような処理を行う。グレイフィルタＧ
ｒａｙは、図９に示すように、可視光領域の全ての色相
の光に対して応答をもつ。従って、ＲＧＢ各画素の感度
と同等の出力信号となるように、Ｇｒａｙ画素の出力信
号に所定のゲイン（利得）を与えることによって、Ｇｒ
ａｙ画素の信号を、ＲＧＢ各画素の出力信号として代用
可能である。すなわち、Ｇｒａｙ画素から、新たにＲ信
号、Ｇ信号、Ｂ信号をそれぞれ生成できる。このような
処理をキャリアバランスと呼ぶ。以下、キャリアバラン
スについて具体的に説明する。
の出力信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇｒａｙの各画素の出力信
号）を受け以下のような処理を行う。グレイフィルタＧ
ｒａｙは、図９に示すように、可視光領域の全ての色相
の光に対して応答をもつ。従って、ＲＧＢ各画素の感度
と同等の出力信号となるように、Ｇｒａｙ画素の出力信
号に所定のゲイン（利得）を与えることによって、Ｇｒ
ａｙ画素の信号を、ＲＧＢ各画素の出力信号として代用
可能である。すなわち、Ｇｒａｙ画素から、新たにＲ信
号、Ｇ信号、Ｂ信号をそれぞれ生成できる。このような
処理をキャリアバランスと呼ぶ。以下、キャリアバラン
スについて具体的に説明する。
【００２０】例えば、図１において、アドレス（３、
２）に位置するＧｒａｙ（３、２）画素についてキャリ
アバランスを行う場合を例として説明する。先ず、Ｇｒ
ａｙ（３、２）画素からＧ信号を生成する場合を考え
る。
２）に位置するＧｒａｙ（３、２）画素についてキャリ
アバランスを行う場合を例として説明する。先ず、Ｇｒ
ａｙ（３、２）画素からＧ信号を生成する場合を考え
る。
【００２１】そのＧ信号を、Ｇｒａｙ画素から生成され
たという意味で、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号と表記すると、Ｇ
（Ｇｒａｙ）信号＝α×｛Ｇｒａｙ（３、２）画素の出
力信号｝で与えられる。αは、飽和する前のＧ画素の出
力信号とＧｒａｙ画素の出力信号との相関関係に基づい
て得られる。すなわち、図３に示すように、飽和する前
のＧ画素の出力信号とＧｒａｙ画素の出力信号との比が
一定であることを利用する。具体的には以下のようにし
て求められる。
たという意味で、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号と表記すると、Ｇ
（Ｇｒａｙ）信号＝α×｛Ｇｒａｙ（３、２）画素の出
力信号｝で与えられる。αは、飽和する前のＧ画素の出
力信号とＧｒａｙ画素の出力信号との相関関係に基づい
て得られる。すなわち、図３に示すように、飽和する前
のＧ画素の出力信号とＧｒａｙ画素の出力信号との比が
一定であることを利用する。具体的には以下のようにし
て求められる。
【００２２】Ｇｒａｙ（３、２）画素自身の出力信号、
及びＧｒａｙ（３、２）画素の周囲に存在する他のＧｒ
ａｙ画素の出力信号の平均値をＧｒａｙ（Ａｖ．）とす
る。Ｇｒａｙ（３、２）画素の周囲とは、Ｇｒａｙ
（３、２）画素を中心とするｍ行×ｎ列の範囲である。
その同じｍ行×ｎ列の範囲内に存在するＧ画素の出力信
号の平均値をＧ（Ａｖ．）とする。
及びＧｒａｙ（３、２）画素の周囲に存在する他のＧｒ
ａｙ画素の出力信号の平均値をＧｒａｙ（Ａｖ．）とす
る。Ｇｒａｙ（３、２）画素の周囲とは、Ｇｒａｙ
（３、２）画素を中心とするｍ行×ｎ列の範囲である。
その同じｍ行×ｎ列の範囲内に存在するＧ画素の出力信
号の平均値をＧ（Ａｖ．）とする。
【００２３】これらＧｒａｙ（Ａｖ．）とＧ（Ａｖ．）
との比から、αは、α＝Ｇ（Ａｖ．）／Ｇｒａｙ（Ａ
ｖ．）で求められる。
との比から、αは、α＝Ｇ（Ａｖ．）／Ｇｒａｙ（Ａ
ｖ．）で求められる。
【００２４】なお、Ｇ（Ａｖ．）の算出に際しては、飽
和していないＧ画素の出力信号のみが用いられる。すな
わち、Ｇ（Ａｖ．）は、ｍ行×ｎ列の範囲内に存在する
全てのＧ画素のうち、出力信号が飽和していないＧ画素
のみのその出力信号の平均として求められる。出力信号
が飽和しているかしていないかの判断は、ＣＣＤの製造
時に、このＣＣＤについては例えば飽和点が５００ｍＶ
というように既知の値として与えられているので、出力
された信号がその飽和点に達したかどうかの判断で容易
に行える。
和していないＧ画素の出力信号のみが用いられる。すな
わち、Ｇ（Ａｖ．）は、ｍ行×ｎ列の範囲内に存在する
全てのＧ画素のうち、出力信号が飽和していないＧ画素
のみのその出力信号の平均として求められる。出力信号
が飽和しているかしていないかの判断は、ＣＣＤの製造
時に、このＣＣＤについては例えば飽和点が５００ｍＶ
というように既知の値として与えられているので、出力
された信号がその飽和点に達したかどうかの判断で容易
に行える。
【００２５】次に、Ｇｒａｙ（３、２）画素からＲ信号
を生成する場合について説明する。そのＲ信号を、Ｒ
（Ｇｒａｙ）信号とすると、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号＝β×
｛Ｇｒａｙ（３、２）画素の出力信号｝で与えられる。
βは、飽和する前のＲ画素の出力信号とＧｒａｙ画素の
出力信号との相関関係に基づいて得られる。すなわち、
図３に示すように、飽和する前のＲ画素の出力信号とＧ
ｒａｙ画素の出力信号との比が一定であることを利用す
る。具体的には以下のようにして求められる。
を生成する場合について説明する。そのＲ信号を、Ｒ
（Ｇｒａｙ）信号とすると、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号＝β×
｛Ｇｒａｙ（３、２）画素の出力信号｝で与えられる。
βは、飽和する前のＲ画素の出力信号とＧｒａｙ画素の
出力信号との相関関係に基づいて得られる。すなわち、
図３に示すように、飽和する前のＲ画素の出力信号とＧ
ｒａｙ画素の出力信号との比が一定であることを利用す
る。具体的には以下のようにして求められる。
【００２６】Ｇｒａｙ（３、２）画素自身の出力信号、
及びＧｒａｙ（３、２）画素の周囲に存在する他のＧｒ
ａｙ画素の出力信号の平均値をＧｒａｙ（Ａｖ．）とす
る。Ｇｒａｙ（３、２）画素の周囲とは、Ｇｒａｙ
（３、２）画素を中心とするｍ行×ｎ列の範囲である。
その同じｍ行×ｎ列の範囲内に存在するＲ画素の出力信
号の平均値をＲ（Ａｖ．）とする。
及びＧｒａｙ（３、２）画素の周囲に存在する他のＧｒ
ａｙ画素の出力信号の平均値をＧｒａｙ（Ａｖ．）とす
る。Ｇｒａｙ（３、２）画素の周囲とは、Ｇｒａｙ
（３、２）画素を中心とするｍ行×ｎ列の範囲である。
その同じｍ行×ｎ列の範囲内に存在するＲ画素の出力信
号の平均値をＲ（Ａｖ．）とする。
【００２７】これらＧｒａｙ（Ａｖ．）とＲ（Ａｖ．）
との比から、βは、β＝Ｒ（Ａｖ．）／Ｇｒａｙ（Ａ
ｖ．）で求められる。上述したＧ（Ａｖ．）の場合と同
様、Ｒ（Ａｖ．）は、ｍ行×ｎ列の範囲内に存在する全
てのＲ画素のうち、出力信号が飽和していないＲ画素の
みのその出力信号の平均として求められる。出力信号が
飽和しているかしていないかの判断は、Ｇ（Ａｖ．）の
場合と同様、既知の飽和点（例えば５００ｍＶ）に達し
たかどうかの判断で行われる。
との比から、βは、β＝Ｒ（Ａｖ．）／Ｇｒａｙ（Ａ
ｖ．）で求められる。上述したＧ（Ａｖ．）の場合と同
様、Ｒ（Ａｖ．）は、ｍ行×ｎ列の範囲内に存在する全
てのＲ画素のうち、出力信号が飽和していないＲ画素の
みのその出力信号の平均として求められる。出力信号が
飽和しているかしていないかの判断は、Ｇ（Ａｖ．）の
場合と同様、既知の飽和点（例えば５００ｍＶ）に達し
たかどうかの判断で行われる。
【００２８】Ｇｒａｙ（３、２）画素からＢ信号を生成
する場合についても同様に、そのＢ信号を、Ｂ（Ｇｒａ
ｙ）信号とすると、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号＝γ×｛Ｇｒａ
ｙ（３、２）画素の出力信号｝で与えられる。γは、飽
和する前のＢ画素の出力信号とＧｒａｙ画素の出力信号
との相関関係に基づいて得られる。すなわち、図３に示
すように、飽和する前のＢ画素の出力信号とＧｒａｙ画
素の出力信号との比が一定であることを利用する。具体
的には以下のようにして求められる。
する場合についても同様に、そのＢ信号を、Ｂ（Ｇｒａ
ｙ）信号とすると、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号＝γ×｛Ｇｒａ
ｙ（３、２）画素の出力信号｝で与えられる。γは、飽
和する前のＢ画素の出力信号とＧｒａｙ画素の出力信号
との相関関係に基づいて得られる。すなわち、図３に示
すように、飽和する前のＢ画素の出力信号とＧｒａｙ画
素の出力信号との比が一定であることを利用する。具体
的には以下のようにして求められる。
【００２９】Ｇｒａｙ（３、２）画素自身の出力信号、
及びＧｒａｙ（３、２）画素の周囲に存在する他のＧｒ
ａｙ画素の出力信号の平均値をＧｒａｙ（Ａｖ．）とす
る。Ｇｒａｙ（３、２）画素の周囲とは、Ｇｒａｙ
（３、２）画素を中心とするｍ行×ｎ列の範囲である。
その同じｍ行×ｎ列の範囲内に存在するＢ画素の出力信
号の平均値をＢ（Ａｖ．）とする。
及びＧｒａｙ（３、２）画素の周囲に存在する他のＧｒ
ａｙ画素の出力信号の平均値をＧｒａｙ（Ａｖ．）とす
る。Ｇｒａｙ（３、２）画素の周囲とは、Ｇｒａｙ
（３、２）画素を中心とするｍ行×ｎ列の範囲である。
その同じｍ行×ｎ列の範囲内に存在するＢ画素の出力信
号の平均値をＢ（Ａｖ．）とする。
【００３０】これらＧｒａｙ（Ａｖ．）とＢ（Ａｖ．）
との比から、γは、γ＝Ｂ（Ａｖ．）／Ｇｒａｙ（Ａ
ｖ．）で求められる。この場合にも、Ｂ（Ａｖ．）は、
ｍ行×ｎ列の範囲内に存在する全てのＢ画素のうち、出
力信号が飽和していないＢ画素のみのその出力信号の平
均として求められる。出力信号が飽和しているかしてい
ないかの判断についても、やはり既知の飽和点（例えば
５００ｍＶ）に達したかどうかの判断で行われる。
との比から、γは、γ＝Ｂ（Ａｖ．）／Ｇｒａｙ（Ａ
ｖ．）で求められる。この場合にも、Ｂ（Ａｖ．）は、
ｍ行×ｎ列の範囲内に存在する全てのＢ画素のうち、出
力信号が飽和していないＢ画素のみのその出力信号の平
均として求められる。出力信号が飽和しているかしてい
ないかの判断についても、やはり既知の飽和点（例えば
５００ｍＶ）に達したかどうかの判断で行われる。
【００３１】以上のことにより、図３に示すように、Ｇ
画素がＳｇで、Ｒ画素がＳｒで、Ｂ画素がｓｂでそれぞ
れ飽和した後でも、感度の小さいグレイフィルタを用い
たＧｒａｙ画素は飽和しておらず、よって、そのときの
Ｇｒａｙ画素の出力信号（例えばＳ）に上述したような
ゲイン（×α、×β、×γ）を与えて、Ｇ、Ｒ、Ｂ各画
素の飽和後の出力信号（図３で一点鎖線で示す）を得る
ことができる。
画素がＳｇで、Ｒ画素がＳｒで、Ｂ画素がｓｂでそれぞ
れ飽和した後でも、感度の小さいグレイフィルタを用い
たＧｒａｙ画素は飽和しておらず、よって、そのときの
Ｇｒａｙ画素の出力信号（例えばＳ）に上述したような
ゲイン（×α、×β、×γ）を与えて、Ｇ、Ｒ、Ｂ各画
素の飽和後の出力信号（図３で一点鎖線で示す）を得る
ことができる。
【００３２】なお、αを求めるにあたっては、Ｇ（Ａ
ｖ．）とＧｒａｙ（Ａｖ．）との比ではなく、上述した
ｍ行×ｎ列の範囲内に存在するＧｒａｙ画素の出力信号
の和と、その同じｍ行×ｎ列の範囲内に存在するＧ画素
の出力信号の和との比で算出してもよい。ただし、この
場合には、和をとるべきＧｒａｙ画素とＧ画素の数を一
致させる必要がある。βとγについても同様のことが言
える。
ｖ．）とＧｒａｙ（Ａｖ．）との比ではなく、上述した
ｍ行×ｎ列の範囲内に存在するＧｒａｙ画素の出力信号
の和と、その同じｍ行×ｎ列の範囲内に存在するＧ画素
の出力信号の和との比で算出してもよい。ただし、この
場合には、和をとるべきＧｒａｙ画素とＧ画素の数を一
致させる必要がある。βとγについても同様のことが言
える。
【００３３】次に、キャリアバランスの後に行われる、
ホワイトバランス手段２でのホワイトバランス処理につ
いて説明する。
ホワイトバランス手段２でのホワイトバランス処理につ
いて説明する。
【００３４】例えば白い被写体を撮像した場合、本来
Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素からの出力信号は同じレベル（Ｒ信
号：Ｇ信号：Ｂ信号＝１：１：１）になるはずだが、Ｒ
ＧＢの各カラーフィルタの分光特性の違いにより、必ず
しも同一レベルとはならない。このとき、Ｒ信号、Ｇ信
号、Ｂ信号のそれぞれに利得を与えることにより、白を
撮像した時に（Ｒ信号：Ｇ信号：Ｂ信号＝１：１：１）
になるようにする。これにより、ＲＧＢの各画素ごとの
感度差を補正して白い被写体は白く見えるようにするこ
とができる。これをホワイトバランスと呼び、グレイフ
ィルタを用いていない通常のカラーフィルタ配列を有す
る撮像装置でも行われる処理である。
Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素からの出力信号は同じレベル（Ｒ信
号：Ｇ信号：Ｂ信号＝１：１：１）になるはずだが、Ｒ
ＧＢの各カラーフィルタの分光特性の違いにより、必ず
しも同一レベルとはならない。このとき、Ｒ信号、Ｇ信
号、Ｂ信号のそれぞれに利得を与えることにより、白を
撮像した時に（Ｒ信号：Ｇ信号：Ｂ信号＝１：１：１）
になるようにする。これにより、ＲＧＢの各画素ごとの
感度差を補正して白い被写体は白く見えるようにするこ
とができる。これをホワイトバランスと呼び、グレイフ
ィルタを用いていない通常のカラーフィルタ配列を有す
る撮像装置でも行われる処理である。
【００３５】通常は、図４に示すように、Ｒ信号とＢ信
号をＧ信号に合わせることでホワイトバランスをとる。
図において、ホワイトバランスされたＲ信号をＲ’、Ｂ
信号をＢ’で表す。なお、Ｒ’信号とＢ’信号を明示す
るために、図では原点０からずらして示している。この
図４から明らかなように、従来通りのホワイトバランス
では、ホワイトバランス後のＧ信号、Ｒ’信号、Ｂ’信
号それぞれの最大レベルが異なる。すなわち、Ｇ信号が
飽和するまでの段階でしかホワイトバランスがとれない
ことになる。
号をＧ信号に合わせることでホワイトバランスをとる。
図において、ホワイトバランスされたＲ信号をＲ’、Ｂ
信号をＢ’で表す。なお、Ｒ’信号とＢ’信号を明示す
るために、図では原点０からずらして示している。この
図４から明らかなように、従来通りのホワイトバランス
では、ホワイトバランス後のＧ信号、Ｒ’信号、Ｂ’信
号それぞれの最大レベルが異なる。すなわち、Ｇ信号が
飽和するまでの段階でしかホワイトバランスがとれない
ことになる。
【００３６】そこで、本実施の形態では、図５に示すよ
うに、上述のキャリアバランスでＧｒａｙ画素から生成
されたＧ（Ｇｒａｙ）信号、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ
（Ｇｒａｙ）信号のホワイトバランスをとる。ホワイト
バランスされた信号をそれぞれＲ”、Ｇ”、Ｂ”で示す
（この場合も図示状わかりやすくするため原点０からず
らしている）。このことにより、飽和後の領域でも各信
号の最大レベルは変わらず同じ値をとらせることができ
る。
うに、上述のキャリアバランスでＧｒａｙ画素から生成
されたＧ（Ｇｒａｙ）信号、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ
（Ｇｒａｙ）信号のホワイトバランスをとる。ホワイト
バランスされた信号をそれぞれＲ”、Ｇ”、Ｂ”で示す
（この場合も図示状わかりやすくするため原点０からず
らしている）。このことにより、飽和後の領域でも各信
号の最大レベルは変わらず同じ値をとらせることができ
る。
【００３７】次に、画素補間処理について説明する。
【００３８】単板式の撮像装置では、ＲＧＢの各画素か
らは、その画素に配置されたフィルタの色に対応する信
号のみが出力される。すなわち、レッドフィルタＲが配
置されたＲ画素からはＲ成分のＲ信号は出力されるが、
Ｇ成分のＧ信号とＢ成分のＢ信号は出力されない。同様
に、Ｇ画素からはＧ信号のみが出力され、Ｒ信号及びＢ
信号は出力されず、Ｂ画素からはＢ信号のみが出力さ
れ、Ｒ信号及びＧ信号は出力されない。
らは、その画素に配置されたフィルタの色に対応する信
号のみが出力される。すなわち、レッドフィルタＲが配
置されたＲ画素からはＲ成分のＲ信号は出力されるが、
Ｇ成分のＧ信号とＢ成分のＢ信号は出力されない。同様
に、Ｇ画素からはＧ信号のみが出力され、Ｒ信号及びＢ
信号は出力されず、Ｂ画素からはＢ信号のみが出力さ
れ、Ｒ信号及びＧ信号は出力されない。
【００３９】しかし、後段において各画素の出力信号を
処理する際、各画素ごとにＲＧＢの３つの信号が必要と
なる。すなわち、輝度信号と色差信号は、各画素ごとに
求められるが、その演算に際してはＲＧＢの３つの信号
を必要とする。このため、各画素が持っている色信号以
外の色信号を生成して補間する必要がある。これを画素
補間と呼ぶ。
処理する際、各画素ごとにＲＧＢの３つの信号が必要と
なる。すなわち、輝度信号と色差信号は、各画素ごとに
求められるが、その演算に際してはＲＧＢの３つの信号
を必要とする。このため、各画素が持っている色信号以
外の色信号を生成して補間する必要がある。これを画素
補間と呼ぶ。
【００４０】画素補間は従来より様々な方法があるが、
要は、補間対象画素の周囲の画素の出力信号を利用して
行う。例えばＲ画素にＧ信号を生成したい場合には、そ
の補間対象であるＲ画素の周囲に位置するＧ画素の出力
信号から推定して得られた値を、その補間対象Ｒ画素の
Ｇ信号とする。なお、Ｇ画素に限らず、周囲のＲＧＢ画
素全てを利用する方法もある。
要は、補間対象画素の周囲の画素の出力信号を利用して
行う。例えばＲ画素にＧ信号を生成したい場合には、そ
の補間対象であるＲ画素の周囲に位置するＧ画素の出力
信号から推定して得られた値を、その補間対象Ｒ画素の
Ｇ信号とする。なお、Ｇ画素に限らず、周囲のＲＧＢ画
素全てを利用する方法もある。
【００４１】このとき、補間演算に使われる画素（上記
例ではＧ画素）の出力信号が飽和していなければ、その
ままＧ画素の出力を利用して通常の補間処理が行われ
る。この処理は、図２における、Ｇｒｅｅｎ標準領域補
間手段３Ｇで行われる。なお、ここで標準領域とは、出
力信号が飽和する前の領域、すなわちＧ画素について
は、図３において０〜Ｓｇの範囲を意味する。なお、Ｇ
ｒｅｅｎ標準領域補間手段３Ｇでは、Ｂ画素にＧ信号を
補間する処理も行われる。
例ではＧ画素）の出力信号が飽和していなければ、その
ままＧ画素の出力を利用して通常の補間処理が行われ
る。この処理は、図２における、Ｇｒｅｅｎ標準領域補
間手段３Ｇで行われる。なお、ここで標準領域とは、出
力信号が飽和する前の領域、すなわちＧ画素について
は、図３において０〜Ｓｇの範囲を意味する。なお、Ｇ
ｒｅｅｎ標準領域補間手段３Ｇでは、Ｂ画素にＧ信号を
補間する処理も行われる。
【００４２】同様に、Ｒｅｄ標準領域補間手段３Ｒで
は、Ｇ、Ｂ画素にＲ信号を補間する処理が、Ｂｌｕｅ標
準領域補間手段３Ｂでは、Ｒ、Ｇ画素にＢ信号を補間す
る処理が行われる。これら、Ｇｒｅｅｎ標準領域補間手
段３Ｇ、Ｒｅｄ標準領域補間手段３Ｒ、Ｂｌｕｅ標準領
域補間手段３Ｂで行われる処理は、補間演算に使う画素
の出力信号が飽和していない場合に行われる処理であ
る。
は、Ｇ、Ｂ画素にＲ信号を補間する処理が、Ｂｌｕｅ標
準領域補間手段３Ｂでは、Ｒ、Ｇ画素にＢ信号を補間す
る処理が行われる。これら、Ｇｒｅｅｎ標準領域補間手
段３Ｇ、Ｒｅｄ標準領域補間手段３Ｒ、Ｂｌｕｅ標準領
域補間手段３Ｂで行われる処理は、補間演算に使う画素
の出力信号が飽和していない場合に行われる処理であ
る。
【００４３】補間演算に使う画素の出力信号が飽和して
いた場合には（この判断は上述したキャリアバランスの
ときと同様にして既知の飽和点に達したかどうかで行わ
れる）、Ｇｒｅｅｎ飽和領域補間手段４Ｇ、Ｒｅｄ飽和
領域補間手段４Ｒ、Ｂｌｕｅ飽和領域補間手段４Ｂで、
画素補間が行われる。
いた場合には（この判断は上述したキャリアバランスの
ときと同様にして既知の飽和点に達したかどうかで行わ
れる）、Ｇｒｅｅｎ飽和領域補間手段４Ｇ、Ｒｅｄ飽和
領域補間手段４Ｒ、Ｂｌｕｅ飽和領域補間手段４Ｂで、
画素補間が行われる。
【００４４】例えば、Ｒｅｄ飽和領域補間手段４Ｒに
て、Ｇ画素にＲ信号を補間する場合を考える。ここで、
補間演算に使うべきＲ画素が飽和していた場合には、そ
のＲ画素の水平方向に関しての両隣のＧｒａｙ画素の出
力信号を用いて、飽和後のＲ画素の出力信号を求める。
て、Ｇ画素にＲ信号を補間する場合を考える。ここで、
補間演算に使うべきＲ画素が飽和していた場合には、そ
のＲ画素の水平方向に関しての両隣のＧｒａｙ画素の出
力信号を用いて、飽和後のＲ画素の出力信号を求める。
【００４５】すなわち、Ｒ画素が飽和してしまうレベル
でも、感度の小さいＧｒａｙ画素は飽和せず、その飽和
していないＧｒａｙ画素の出力信号から、上述のキャリ
アバランスにて生成されたＲ（Ｇｒａｙ）信号を用いて
飽和後のＲ画素の出力信号を求める。具体的には、Ｒ画
素の水平方向に関しての両隣のＧｒａｙ画素それぞれの
Ｒ（Ｇｒａｙ）信号の平均値をＲ画素の出力信号とす
る。これにより、Ｒ画素が飽和していても、Ｒ画素が受
けた光量を正確に反映した出力信号が得られることにな
り、このＲ画素の出力信号を使うことで、補間対象画素
であるＧ画素に対する画素補間も正確に行える。
でも、感度の小さいＧｒａｙ画素は飽和せず、その飽和
していないＧｒａｙ画素の出力信号から、上述のキャリ
アバランスにて生成されたＲ（Ｇｒａｙ）信号を用いて
飽和後のＲ画素の出力信号を求める。具体的には、Ｒ画
素の水平方向に関しての両隣のＧｒａｙ画素それぞれの
Ｒ（Ｇｒａｙ）信号の平均値をＲ画素の出力信号とす
る。これにより、Ｒ画素が飽和していても、Ｒ画素が受
けた光量を正確に反映した出力信号が得られることにな
り、このＲ画素の出力信号を使うことで、補間対象画素
であるＧ画素に対する画素補間も正確に行える。
【００４６】Ｂ画素が飽和していた場合には、例えば、
その垂直方向に関しての両隣のＧｒａｙ画素それぞれの
Ｂ（Ｇｒａｙ）信号の平均値を、飽和後のＢ画素の出力
信号とする。Ｇ画素が飽和していた場合には、例えば、
そのＧ画素の対角位置の４つのＧｒａｙ画素それぞれの
Ｇ（Ｇｒａｙ）信号の平均値を、飽和後のＧ画素の出力
信号とする。
その垂直方向に関しての両隣のＧｒａｙ画素それぞれの
Ｂ（Ｇｒａｙ）信号の平均値を、飽和後のＢ画素の出力
信号とする。Ｇ画素が飽和していた場合には、例えば、
そのＧ画素の対角位置の４つのＧｒａｙ画素それぞれの
Ｇ（Ｇｒａｙ）信号の平均値を、飽和後のＧ画素の出力
信号とする。
【００４７】なお、補間演算にはＧｒａｙ画素も使わ
れ、Ｇｒａｙ画素の場合には、上述のキャリアバランス
にて、ＲＧＢ各成分の信号、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ
（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号が得られるの
で、これらをそのまま画素補間の演算に使う。もちろ
ん、Ｇｒａｙ画素自身は、上述のキャリアバランスにて
単独でＲＧＢの各信号が得られるので、周囲の画素を使
った画素補間を行う必要はない。
れ、Ｇｒａｙ画素の場合には、上述のキャリアバランス
にて、ＲＧＢ各成分の信号、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ
（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号が得られるの
で、これらをそのまま画素補間の演算に使う。もちろ
ん、Ｇｒａｙ画素自身は、上述のキャリアバランスにて
単独でＲＧＢの各信号が得られるので、周囲の画素を使
った画素補間を行う必要はない。
【００４８】上述したように、Ｒｅｄ標準領域補間手段
３Ｒ、Ｇｒｅｅｎ標準領域補間手段３Ｇ、Ｂｌｕｅ標準
領域補間手段３Ｂで、ＲＧＢの各信号が得られればそれ
をそのまま後段の処理に使う。飽和している画素があっ
て、Ｒｅｄ標準領域補間手段３Ｒ、Ｇｒｅｅｎ標準領域
補間手段３Ｇ、Ｂｌｕｅ標準領域補間手段３Ｂでの演算
が行えない場合には、Ｒｅｄ飽和領域補間手段４Ｒ、Ｇ
ｒｅｅｎ飽和領域補間手段４Ｇ、Ｂｌｕｅ飽和領域補間
手段４Ｂで得られたＲＧＢの各信号を後段の処理に使
う。その選択制御を、輝度信号領域制御手段５と、色差
信号領域制御手段６で行う。
３Ｒ、Ｇｒｅｅｎ標準領域補間手段３Ｇ、Ｂｌｕｅ標準
領域補間手段３Ｂで、ＲＧＢの各信号が得られればそれ
をそのまま後段の処理に使う。飽和している画素があっ
て、Ｒｅｄ標準領域補間手段３Ｒ、Ｇｒｅｅｎ標準領域
補間手段３Ｇ、Ｂｌｕｅ標準領域補間手段３Ｂでの演算
が行えない場合には、Ｒｅｄ飽和領域補間手段４Ｒ、Ｇ
ｒｅｅｎ飽和領域補間手段４Ｇ、Ｂｌｕｅ飽和領域補間
手段４Ｂで得られたＲＧＢの各信号を後段の処理に使
う。その選択制御を、輝度信号領域制御手段５と、色差
信号領域制御手段６で行う。
【００４９】その後、輝度信号領域制御手段５から出力
されたＲＧＢの各信号は輪郭補正手段７を介してガンマ
補正手段８に、色差信号領域制御手段６から出力された
ＲＧＢの各信号はガンマ補正手段８に供給される。
されたＲＧＢの各信号は輪郭補正手段７を介してガンマ
補正手段８に、色差信号領域制御手段６から出力された
ＲＧＢの各信号はガンマ補正手段８に供給される。
【００５０】輪郭補正手段７では、画像のエッジ検出が
行われ、検出されたそのエッジを強調し、くっきり見せ
るための処理が行われる。
行われ、検出されたそのエッジを強調し、くっきり見せ
るための処理が行われる。
【００５１】ガンマ補正手段８では、以下のような処理
が行われる。ＣＲＴディスプレイ（ブラウン管表示器）
は、非線形な入出力特性を持っており、低輝度側の発光
が入力信号に比例せず、小さく出る傾向がある。従っ
て、ＲＧＢの各信号を直接ＣＲＴディスプレイに表示し
た場合、低輝度側がつぶれたような、言い換えると暗く
見える。これをＣＲＴディスプレイのガンマ特性と呼
ぶ。このとき、入力されるＲＧＢの各信号にＣＲＴディ
スプレイのガンマ特性と逆の特性を有する非線形処理を
することで、ＣＲＴディスプレイで見たときには自然な
コントラストにすることができる。これをガンマ補正と
呼ぶ。
が行われる。ＣＲＴディスプレイ（ブラウン管表示器）
は、非線形な入出力特性を持っており、低輝度側の発光
が入力信号に比例せず、小さく出る傾向がある。従っ
て、ＲＧＢの各信号を直接ＣＲＴディスプレイに表示し
た場合、低輝度側がつぶれたような、言い換えると暗く
見える。これをＣＲＴディスプレイのガンマ特性と呼
ぶ。このとき、入力されるＲＧＢの各信号にＣＲＴディ
スプレイのガンマ特性と逆の特性を有する非線形処理を
することで、ＣＲＴディスプレイで見たときには自然な
コントラストにすることができる。これをガンマ補正と
呼ぶ。
【００５２】ガンマ補正が行われたＲＧＢの各信号は、
それぞれ輝度信号合成手段９と、色差信号合成手段１０
に送られ、輝度信号合成手段では輝度信号が生成され、
色差信号合成手段１０では色差信号が生成される。
それぞれ輝度信号合成手段９と、色差信号合成手段１０
に送られ、輝度信号合成手段では輝度信号が生成され、
色差信号合成手段１０では色差信号が生成される。
【００５３】以上述べたように、ＲＧＢの各画素が飽和
した後でも、Ｇｒａｙ画素からＲＧＢの各信号を生成す
ることができる。そして、そのＧｒａｙ画素から生成さ
れたＲ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ（Ｇ
ｒａｙ）信号を用いて、輝度信号を求めることで、従
来、Ｇ信号の飽和特性で決まっていた輝度信号のダイナ
ミックレンジを拡大させることができる。Ｇｒａｙ画素
に配置されるグレイフィルタとして、例えば白色光源下
でブルーフィルタの１／Ｎ（Ｎは整数）になるような感
度特性に設定した場合、Ｇｒａｙ画素はＢ画素に対して
Ｎ倍のダイナミックレンジの拡大を実現できる。
した後でも、Ｇｒａｙ画素からＲＧＢの各信号を生成す
ることができる。そして、そのＧｒａｙ画素から生成さ
れたＲ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ（Ｇ
ｒａｙ）信号を用いて、輝度信号を求めることで、従
来、Ｇ信号の飽和特性で決まっていた輝度信号のダイナ
ミックレンジを拡大させることができる。Ｇｒａｙ画素
に配置されるグレイフィルタとして、例えば白色光源下
でブルーフィルタの１／Ｎ（Ｎは整数）になるような感
度特性に設定した場合、Ｇｒａｙ画素はＢ画素に対して
Ｎ倍のダイナミックレンジの拡大を実現できる。
【００５４】更に、Ｇｒａｙ画素から生成されたＲ（Ｇ
ｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信
号を用いて、色差信号を求めることで色再現性も向上さ
せることができる。
ｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信
号を用いて、色差信号を求めることで色再現性も向上さ
せることができる。
【００５５】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５６】図７に示すベイヤー配列において、ブルー
フィルタＢの水平隣のグリーンフィルタＧをグレイフィ
ルタＧｒａｙに置き換えてもよい。更には、カラーフィ
ルタの配列はベイヤー配列には限定されず、その他の原
色系の色配列にも、本発明を適用することができる。
フィルタＢの水平隣のグリーンフィルタＧをグレイフィ
ルタＧｒａｙに置き換えてもよい。更には、カラーフィ
ルタの配列はベイヤー配列には限定されず、その他の原
色系の色配列にも、本発明を適用することができる。
【００５７】本発明が適用される他の色配列の例を図６
に示す。図６は、いわゆるＧストライプと呼ばれる色配
列である。グリーンフィルタＧを１列おきに縦一列に配
置し、グリーンフィルタＧの各列の間の列にレッドフィ
ルタＲ及びブルーフィルタＢが配置されている。レッド
フィルタＲ及びブルーフィルタＢは市松配置となってい
る。この色配列に本発明を適用する場合には、例えば図
中＊印を付したグリーンフィルタＧ、すなわちレッドフ
ィルタＲの左隣のグリーンフィルタＧをグレイフィルタ
に置き換えればよい。あるいは、＊印を付していないグ
リーンフィルタＧ、すなわちレッドフィルタＲの右隣の
グリーンフィルタＧをグレイフィルタに置き換えてもよ
い。なお、Ｇストライプの色配列としては、レッドフィ
ルタＲ、ブルーフィルタＢの他の配置も考えられる。
に示す。図６は、いわゆるＧストライプと呼ばれる色配
列である。グリーンフィルタＧを１列おきに縦一列に配
置し、グリーンフィルタＧの各列の間の列にレッドフィ
ルタＲ及びブルーフィルタＢが配置されている。レッド
フィルタＲ及びブルーフィルタＢは市松配置となってい
る。この色配列に本発明を適用する場合には、例えば図
中＊印を付したグリーンフィルタＧ、すなわちレッドフ
ィルタＲの左隣のグリーンフィルタＧをグレイフィルタ
に置き換えればよい。あるいは、＊印を付していないグ
リーンフィルタＧ、すなわちレッドフィルタＲの右隣の
グリーンフィルタＧをグレイフィルタに置き換えてもよ
い。なお、Ｇストライプの色配列としては、レッドフィ
ルタＲ、ブルーフィルタＢの他の配置も考えられる。
【００５８】また、本発明は、ＣＣＤ型固体撮像素子に
限らず、ＭＯＳ型の固体撮像素子にも適用することがで
きる。
限らず、ＭＯＳ型の固体撮像素子にも適用することがで
きる。
【００５９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、赤、
緑、青の各色の全てに対して広い範囲で感度を有し、ま
たＲＧＢのカラーフィルタに比べて高い飽和特性をもっ
ているグレイフィルタを用いることで、ＲＧＢのうちの
あるカラーフィルタが配置された画素の出力信号が飽和
しても、まだ飽和していないグレイフィルタが配置され
たＧｒａｙ画素の出力信号から、その飽和した画素の出
力信号を算出できる。これにより、従来はＧ信号の飽和
特性で決まっていた輝度信号のダイナミックレンジを拡
大させることができる。更に、Ｇｒａｙ画素から生成さ
れたＲ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ（Ｇ
ｒａｙ）信号を用いてホワイトバランスをとることで、
元から備わっているＲＧＢの各画素が飽和した後でも正
確にホワイトバランスがとれる。
緑、青の各色の全てに対して広い範囲で感度を有し、ま
たＲＧＢのカラーフィルタに比べて高い飽和特性をもっ
ているグレイフィルタを用いることで、ＲＧＢのうちの
あるカラーフィルタが配置された画素の出力信号が飽和
しても、まだ飽和していないグレイフィルタが配置され
たＧｒａｙ画素の出力信号から、その飽和した画素の出
力信号を算出できる。これにより、従来はＧ信号の飽和
特性で決まっていた輝度信号のダイナミックレンジを拡
大させることができる。更に、Ｇｒａｙ画素から生成さ
れたＲ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ（Ｇ
ｒａｙ）信号を用いてホワイトバランスをとることで、
元から備わっているＲＧＢの各画素が飽和した後でも正
確にホワイトバランスがとれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による固体撮像素子のカラ
ーフィルタ配列を示す図である。
ーフィルタ配列を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態による撮像装置の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】露光時間（入射光量）に対する、飽和前のＧ画
素、Ｒ画素、Ｂ画素、Ｇｒａｙ画素の出力特性、及びＧ
画素、Ｒ画素、Ｂ画素の飽和後に、Ｇｒａｙ画素から生
成されたＧ（Ｇｒａｙ）信号、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ
（Ｇｒａｙ）信号を示す図である。
素、Ｒ画素、Ｂ画素、Ｇｒａｙ画素の出力特性、及びＧ
画素、Ｒ画素、Ｂ画素の飽和後に、Ｇｒａｙ画素から生
成されたＧ（Ｇｒａｙ）信号、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ
（Ｇｒａｙ）信号を示す図である。
【図４】従来の方法によるＲＧＢ各信号のホワイトバラ
ンス出力特性図である。
ンス出力特性図である。
【図５】Ｇｒａｙ画素から生成されたＧ（Ｇｒａｙ）信
号、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号のホワイ
トバランス出力特性図である。
号、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｂ（Ｇｒａｙ）信号のホワイ
トバランス出力特性図である。
【図６】本発明が適用されるカラーフィルタ配列の変形
例を示す図である。
例を示す図である。
【図７】ベイヤー配列を示す図である。
【図８】露光時間（入射光量）に対する、Ｇ画素、Ｒ画
素、Ｂ画素の出力特性図である。
素、Ｂ画素の出力特性図である。
【図９】図１に示す４色の各カラーフィルタの可視光領
域における透過特性を示す図である。
域における透過特性を示す図である。
１……キャリアバランス手段、２……ホワイトバランス
手段、３Ｒ……Ｒｅｄ標準領域補間手段、３Ｇ……Ｇｒ
ｅｅｎ標準領域補間手段、３Ｂ……Ｂｌｕｅ標準領域補
間手段、４Ｒ……Ｒｅｄ飽和領域補間手段、４Ｇ……Ｇ
ｒｅｅｎ飽和領域補間手段、４Ｂ……Ｂｌｕｅ飽和領域
補間手段、５……輝度信号領域制御手段、６……色差信
号領域制御手段、７……輪郭補正手段、８……ガンマ補
正手段、９……輝度信号合成手段、１０……色差信号合
成手段。
手段、３Ｒ……Ｒｅｄ標準領域補間手段、３Ｇ……Ｇｒ
ｅｅｎ標準領域補間手段、３Ｂ……Ｂｌｕｅ標準領域補
間手段、４Ｒ……Ｒｅｄ飽和領域補間手段、４Ｇ……Ｇ
ｒｅｅｎ飽和領域補間手段、４Ｂ……Ｂｌｕｅ飽和領域
補間手段、５……輝度信号領域制御手段、６……色差信
号領域制御手段、７……輪郭補正手段、８……ガンマ補
正手段、９……輝度信号合成手段、１０……色差信号合
成手段。
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Ｆターム(参考） 4M118 AA02 AA10 AB01 BA10 FA06
FA50 GC09 GC14 GC20
5C065 AA01 BB02 BB12 BB48 CC01
DD02 DD15 EE06 EE10 GG13
GG15 GG22
5C066 AA01 CA07 EA14 GA01 GA02
JA01 KD02 KD06 KM05
Claims (5)
- 【請求項１】 レッドフィルタが配置されたＲ画素と、
グリーンフィルタが配置されたＧ画素と、ブルーフィル
タが配置されたＢ画素と、可視光領域での感度が前記ブ
ルーフィルタよりも小さいグレイフィルタが配置された
Ｇｒａｙ画素とが２次元的に配列された固体撮像素子
と、 前記Ｒ画素、前記Ｇ画素、前記Ｂ画素のそれぞれの飽和
していない出力信号と、前記Ｇｒａｙ画素の出力信号と
の比に基づいて、前記Ｇｒａｙ画素の出力信号にゲイン
を与えて、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、
Ｂ（Ｇｒａｙ）信号をそれぞれ算出するキャリアバラン
ス手段と、 前記Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、前記Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、前
記Ｂ（Ｇｒａｙ）信号のそれぞれに基づいて、前記出力
信号が飽和後の前記Ｒ画素、前記Ｇ画素、前記Ｂ画素の
それぞれの出力信号を算出する補間手段と、 を備えていることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項２】 ベイヤー方式で配列された前記レッドフ
ィルタの水平隣の前記グリーンフィルタ、あるいは前記
ブルーフィルタの水平隣の前記グリーンフィルタが前記
グレイフィルタに置き換えられていることを特徴とする
請求項１に記載の撮像装置。 - 【請求項３】 前記Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、前記Ｇ（Ｇｒ
ａｙ）信号、前記Ｂ（Ｇｒａｙ）信号を用いてホワイト
バランス処理を行うホワイトバランス手段を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 - 【請求項４】 レッドフィルタが配置されたＲ画素と、
グリーンフィルタが配置されたＧ画素と、ブルーフィル
タが配置されたＢ画素と、可視光領域での感度が前記ブ
ルーフィルタよりも小さいグレイフィルタが配置された
Ｇｒａｙ画素とが２次元的に配列された固体撮像素子の
信号処理方法であって、 前記Ｒ画素、前記Ｇ画素、前記Ｂ画素のそれぞれの飽和
していない出力信号と、前記Ｇｒａｙ画素の出力信号と
の比に基づいて、前記Ｇｒａｙ画素の出力信号にゲイン
を与えて、Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、
Ｂ（Ｇｒａｙ）信号をそれぞれ算出し、 前記Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、前記Ｇ（Ｇｒａｙ）信号、前
記Ｂ（Ｇｒａｙ）信号のそれぞれに基づいて、前記出力
信号が飽和後の前記Ｒ画素、前記Ｇ画素、前記Ｂ画素の
それぞれの出力信号を算出することを特徴とする固体撮
像素子の信号処理方法。 - 【請求項５】 前記Ｒ（Ｇｒａｙ）信号、前記Ｇ（Ｇｒ
ａｙ）信号、前記Ｂ（Ｇｒａｙ）信号を用いてホワイト
バランス処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の
固体撮像素子の信号処理方法。
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| JP2001392548A JP3988457B2 (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方法 |
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| JP2001392548A JP3988457B2 (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方法 |
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| JP2003199117A true JP2003199117A (ja) | 2003-07-11 |
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-
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- 2001-12-25 JP JP2001392548A patent/JP3988457B2/ja not_active Expired - Fee Related
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